JP2015511694A - 等速ジョイント - Google Patents

Abstract

本発明は、長手軸Ｌ１２および外側ボールトラック２２を有し、取り付け側および開口側を備えた外側ジョイント部１２と、長手軸Ｌ１３および内側ボールトラック２３を有する内側ジョイント部１３と、各トラック対２２、２３におけるトルク伝達ボール１４と、ボール１４を保持するケージ窓部１８を備えたボールケージ１５とを備えた等速ジョイントであって、当該等速ジョイント１１の各角度位置において、ボール１４の外側接線Ｔと内側接線Ｔ’との間に開き角δが囲まれており、少なくともジョイント中心面ＥＭを含む狭い作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角βにおいて開き角δがゼロとなり、より広い作動角範囲において、外側ジョイント部１２の開口側に向かって移動するボール１４の開口側開き角δおよび外側ジョイント部１２の取り付け側に向かって同じジョイント作動角βで移動するボール１４の取り付け側開き角δが非ゼロで同じ軸方向に開くように、少なくとも１つの上記トラック対が設計された等速ジョイントに関する。

Description

本発明は、外側ボールトラックを有する外側ジョイント部と、内側ボールトラックを有する内側ジョイント部と、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックの対で案内されるトルク伝達ボールと、円周方向に分布した窓部にボールを受け、共通面にボールを保持し、ジョイントの作動時にボールを角度二等分面上に案内するボールケージとを有するトルク伝達用等速ジョイントに関する。

米国特許第８，０９６，８８７号明細書により、固定式ジョイントの形態の等速ジョイントが知られている。一実施形態においては、中心が異なる２つの円形アーチ部および両者間に配置された直線部を外側ジョイント部のボールトラックが備えることが提案されている。直線部は、接線方向において２つの円形アーチ部と隣接している。円形アーチ部は、ジョイントの作動時に、開口端に向かって移動するボールでの開き角とジョイントベースに向かって移動するボールでの開き角とが反対方向に開くように設計されている。

独国特許第１９７，０６，８６４号明細書は、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックの中心線が互いに隣接する２つの異なる曲線部で構成された等速ジョイントを提案している。２つの曲線部間には、接線が軸と平行に延びる転換点が形成されている。外側ジョイント部のボールトラックの内側部は、外側ジョイント部の開口端に向かって、中心ジョイント面を超えて１０°だけ延伸している。

米国特許第２，０４６，５８４号明細書により、等速固定式ジョイントの様々な実施形態が知られている。一実施形態によれば、ジョイント中心に対して、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックが同心円状に延伸することが提案されている。外側ジョイント部と内側ジョイント部との間に配置されたボールケージは、外側ジョイント部に対して案内される内側球面を備える。ボールケージの外側球面および内側球面の中心は、長手軸上に配置され、互いに軸方向にオフセットされている。別の実施形態によれば、長手軸上の外側ボールトラックの中心と内側ボールトラックの中心とが軸方向に互いに間隔を空けることが提案されている。この実施形態において、ボールケージの外側球面および内側球面は、ジョイント中心に対して同心となるように設計されている。

本発明の目的は、小さな作動角においては互いに接触するジョイント構成要素間に小さな作用力のみが発生し、これに応じて摩擦力も低く、より大きな作動角においては良好なケージ制御特性が保証される等速ジョイントを提供することにある。

上記目的を達成するため、長手軸（Ｌ１２）および外側ボールトラックを有し、取り付け側および開口側を備えた外側ジョイント部と、長手軸（Ｌ１３）および内側ボールトラックを有する内側ジョイント部であって、上記外側ボールトラックおよび上記内側ボールトラックがトラック対を構成した、内側ジョイント部（１３）と、各トラック対におけるトルク伝達ボールと、上記外側ジョイント部と上記内側ジョイント部との間に配置され、それぞれが少なくとも１つの上記トルク伝達ボールを受ける円周方向に分布したケージ窓部を備えたボールケージとを備えた等速ジョイントであって、上記内側ジョイント部が上記外側ジョイント部に対して同軸に配置された場合に、上記ボールケージが上記ボールをジョイント中心面（ＥＭ）に保持し、０°から外れた作動角（β）だけ上記内側ジョイント部が上記外側ジョイント部に対して作動した場合に、上記外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）および上記内側ジョイント部の長手軸（Ｌ１３）がジョイント作動面（ＥＢ）を構成し、当該等速ジョイントの各角度位置において、上記ジョイント作動面で見た場合に、上記外側ボールトラックの外側接線（Ｔ）と上記内側ボールトラックの内側接線（Ｔ’）との間に開き角（δ）が形成され、上記ボールと上記外側ボールトラックとの間の外側接点を通って上記外側接線（Ｔ）が延び、上記ボールと上記内側ボールトラックとの間の内側接点を通って上記内側接線（Ｔ’）が延び、少なくとも１つの上記トラック対が、
−少なくとも上記ジョイント中心面（ＥＭ）を含む狭い作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角（β）に対して、上記開き角（δ）がゼロ（δ＝０°）となり、
−上記狭い作動角範囲の最大ジョイント作動角（β）よりも大きなジョイント作動角（β）を含む広い作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角（β）に対して、上記ジョイント作動面（ＥＢ）内を上記外側ジョイント部の開口側に向かって移動するボールの開口側開き角（δ）および上記ジョイント作動面（ＥＢ）内を上記外側ジョイント部の取り付け側に向かって移動するボール（１４）の取り付け側開き角（δ）が非ゼロで同じ軸方向に開く、
ように設計された等速ジョイントが提案される。

この等速ジョイントは、ジョイントの中心部すなわちジョイント中心面周りの狭い作動角範囲内で、少なくとも１つの断面において、開き角が実質的にゼロであるトラック形状を有していて都合が良い。これは、狭い作動角範囲内の少なくとも１つの断面において、外側トラックボールおよび内側トラックボールの２つの接線が互いに実質的に平行に延びるように、等速ジョイントの少なくとも１つ、一部、またはすべてのボールトラックを設計することによって実現している。各ボールトラックの接線が平行であること、すなわちボールトラック自体が平行であることから、この少なくとも１つの断面における開き角は０°となるため、ボールトラックとボールとの間においては、ボールトラックに沿う軸方向力が一切発生しない。その結果、上記中心部の少なくとも１つの断面においては、外側ジョイント部および内側ジョイント部それぞれの接触面に対して、ボールケージにも軸方向力が発生しない。全体として、ジョイントの動作時には、中心部における摩擦力ひいては摩擦損失が最小限に抑えられる。従来技術の等速ジョイントは、直線状態で非ゼロの開き角を有するとともに、外側ジョイント部、内側ジョイント部、およびケージ間において、これら構成要素間の３点接触に起因する摩擦移動が生じるが、これとは対照的に、本発明の等速ジョイントは、摩擦の低減を特徴とする。

作動角が大きい場合すなわち等速ジョイントが中心部の外側で動作する場合、開口側および取り付け側それぞれに移動するボールの開き角（δ）は非ゼロである。この開き角は、数学的な意味において、ゼロより大小いずれかとなる可能性がある。ボールトラックは、開口側ボールトラック部における開き角が取り付け側ボールトラック部における開き角と同じ軸方向を向くように設計されている。このため、良好なケージ制御状態を得ることができる。この点について、開き角が同じ軸方向を向くということは、ジョイント作動面において、取り付け端に向かって移動するボールに外側ボールトラックおよび内側ボールトラックから作用する結果的な力が、開口側に向かって移動するボールに作用する結果的な軸方向力成分と同じ軸方向を向く軸方向力成分を含むことを意味する。この設計により、ボールケージは、少なくとも近似的に、角度二等分面上に案内すなわち制御される。全体として、本発明の等速ジョイントは、作動角が大きい場合に、低摩擦損失の利点と信頼性の高い制御機能の利点とを組み合わせたものである。

上記開き角は、外側ボールトラックの外側接線と内側ボールトラックの内側接線との間に規定されており、これら外側接線および内側接線は、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックにおいて案内されるボールとの各接触領域を通って延伸している。また、この開き角は、外側ジョイント部および内側ジョイント部の長手軸によって規定されたジョイント作動面（ＥＢ）すなわちジョイント作動面内に配置されたボール案内トラック対を基準とする。ボールとボールトラックとの間の接触領域は、たとえば断面半径がボールの半径に対応する円形トラック断面の場合に、ジョイント作動面内に直接配置可能である。あるいは、たとえばボールトラックの断面が円形から外れている場合に、ジョイント作動面に対して平行に延びるとともにボールとボールトラック間のボール接触線によって規定された平面内に直接配置可能である。後者の場合、各ボールトラックの接線の投影は、ジョイント作動面内にあるものと見なされ、上記開き角を囲っている。

ジョイントが内蔵された状態の場合は、プレテンションを加えつつ、ジョイント室を封止するための回旋状ブーツを取り付け可能である。つまり、内側ジョイント部および外側ジョイント部を互いに引き離す軸方向力を回旋状ブーツが生じるように取り付け可能である。このように、回旋状ブーツのプレテンションの結果として、狭い作動角範囲内でケージの制御が発生する。このプレテンション状態において、回旋状ブーツは、ジョイントの構成要素間に存在する任意の遊びを取り除く軸方向力成分を生じる。たとえばトルク無しの状態から高トルクの状態へと負荷が急激に変化しても、内側ジョイント部および外側ジョイント部に対してケージが不意に衝突することはないため、如何なる望ましくないノイズも回避される。プレテンション力の範囲は、３０Ｎ〜１５０Ｎとすることができる。

少なくとも１つの角度位置に関して、開き角が実質的にゼロ（δ＝０°）である等速ジョイントの中心部は、ジョイント中心面（ＥＭ）周りの±２°という小さなジョイント作動角（β0）によって規定される。これは、最大±２°の作動角で作動したジョイントの回転に際して、ジョイント作動面ＥＭで各ボールトラック内のボールが網羅する経路によって上記ジョイント中心部が規定されることを意味する。また、この中心部は、ジョイント中心面（ＥＭ）周りの最大±１°というより狭い作動角範囲内で規定可能である。いずれの場合も、上記ジョイント中心部および上記狭い作動角範囲にはそれぞれ、少なくともジョイント中心面（ＥＭ）が含まれる。

好適な一実施形態によれば、±２°のジョイント作動角の外側かつ±８°のジョイント作動角の内側のジョイント作動角βだけ内側ジョイント部が外側ジョイント部に対して作動した場合に、開口側における開き角δｏおよび取り付け側における開き角δａのうちの少なくとも一方が、絶対値において０°より大きく±８°より小さくなる、特に±６°より小さくなることが提案される。本実施形態により、開口側および取り付け側に向かって中心部と直に隣接している部分において、軸方向力成分がジョイント作動面内のボールに印加されるため、ケージの良好なステアリングまたは制御状態が得られる。この最大±８°の作動角範囲βにおいて、ボールに作用する力は小さい。これは、開き角δが±８°未満と比較的小さいためであり、摩擦損失を低減できて都合が良い。

ジョイントが作動状態で回転すると、トルク伝達ボールがボールトラックに沿って移動する。ジョイント作動面で見ると、外側ジョイント部の開口端に向かって移動するボールは、外側ジョイント部の開口側トラック部および内側ジョイント部の取り付け側トラック部へと案内される。外側ジョイント部の取り付け側に向かって移動するボールは、外側ジョイント部の取り付け側トラック部および内側ジョイント部の開口側トラック部へと案内される。有利な一実施形態によれば、第１および第２の開き角δが同じ軸方向を向く外側ジョイント部の取り付け側および開口側トラック部ならびに内側ジョイント部の対応する開口側および取り付け側トラック部のうちの少なくとも一方が、各遷移点から中心トラック部まで、ジョイント中心面ＥＭに対してジョイント中心Ｍ周りに最大少なくとも１０°、特に最大少なくとも２０°のトラック角β／２にわたって延びることが提案される。好適な一実施形態において、ジョイント作動時にトラック開き角が同じ軸方向を向くことになる外側ジョイント部および内側ジョイント部の開口側および取り付け側トラック部はともに、最大少なくとも１０°、特に最大少なくとも２０°の上記トラック角範囲β／２にわたって延びる。

トラック角β／２は、ジョイント中心面ＥＭと、１つのトルク伝達ボールの中心を通るジョイント中心Ｍ周りの半径との間に囲まれた角度を規定する。ジョイントの各角度位置において、トラック角β／２は通常、ジョイント作動角βの半分となる。つまり、最大少なくとも１０°のトラック角β／２は、２０°のジョイント作動角βに対応する。ただし、角度二等分面からある程度まで外れ得る共通面上にもボールを制御可能であることを除外することはできない。

好適な一実施形態によれば、ボールケージは、外側ジョイント部の内面に対して当該ボールケージを案内する球状外面と、内側ジョイント部の外面に対して当該ボールケージを案内する球状内面とを備え、球状外面の中心と球状内面の中心との間には、軸方向オフセットが設けられている。この手段により、等速ジョイントの作動時における良好なケージの制御すなわちステアリング状態が保証される。

好適な一実施形態によれば、ボールケージの球状外面と外側ジョイント部の球状内面との間および／またはボールケージの球状内面と内側ジョイント部の球状外面との間には、半径方向の遊びが設けられている。このように、内側ジョイント部と外側ジョイント部との間には、軸方向の一定の遊びが実現されており、ジョイント動作時に如何なる振動も遮断できて都合が良い。

ボールが外側ボールトラックおよび内側ボールトラックに沿って移動する際、ボールの中心は、ジョイント作動面で見た場合に、外側中心線（Ａ）および内側中心線（Ａ’）を規定する。好適な一実施形態によれば、これら中心線がそれぞれ、その長さ方向に沿って、曲率が異なる少なくとも２つのトラック部を備えることが提案される。曲率が異なるこれら少なくとも２つのトラック部は、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックの中心トラック部および／または開口側トラック部および／または取り付け側トラック部に配置されていてもよい。また、これら中心線は、取り付け側トラック部および開口側トラック部のうちの少なくとも一方において、曲率が異なる少なくとも２つの部分を備えることも可能である。

上記中心線は、中心トラック部、特にジョイント中心面（ＥＭ）との交点において、曲率変化を含むのが好ましい。これに関して、曲率変化は、大きな第１の半径を有する円形アーチから小さな第２の半径を有する円形アーチまたは直線への変化等、数学的な意味における中心線の勾配の任意の変化を基準とする。特に、数学的な意味において曲率変化点が転換点であること、すなわち転換点において、たとえば第１の曲率方向の円形アーチから反対の第２の曲率方向の円形アーチへの変化等、トラック中心線の曲率が算術符号を変化させることも提案可能である。当然のことながら、トラック中心線としては、より高次の曲線も可能であり、この場合も、曲率変化は、高次の曲線に沿った勾配の変化を基準とする。

等速ジョイントにおいては、本発明に係る形状であって、中心部で実質的にゼロの少なくとも１つの開き角を有し、中心部外側でのより大きな角運動の場合は、非ゼロで対応する軸方向に開いた開き角を有する形状を少なくとも１つのトラック対が備えることが提案される。当然のことながら、２つ以上のトラック対が上記形状を備えることも可能であり、本実施形態の各２つのトラック対は、正反対に配置される。本発明のトラック対の数に関わらず、いずれの場合も、本発明のトラック対の開き角と同じ軸方向を向く開き角を残りのトラック対が有することが提案される。すべてのトラック対が同じ形状であること、すなわちジョイントの作動時に、トラック対の中心トラック部の外側でジョイント作動面内に配置されたすべてのボールの開き角（δ）が同じ軸方向に開くことが好ましい。さらに、有利な生産条件を実現するため、すべての外側ボールトラックおよびすべての内側ボールトラックがそれぞれ、互いに同一であることが提案されると好ましい。

第１の可能性によれば、中心部に関して、外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）と平行に延びる直線によって中心トラック部の外側接触線（Ｋ）が構成されるように、外側ボールトラックを設計するとともに、内側ジョイント部の長手軸（Ｌ１３）と平行に延びる直線によって中心トラック部の内側接触線（Ｋ’）が構成されるように、内側ボールトラックを設計することが提案される。取り付け側および開口側において中心部に隣接する部分は、平行直線から外れた形状を有する。特に、非ゼロで同じ軸方向に延びる開き角を形成するアーチ状の経路を辿る。理論上、内側ボールトラックおよび外側ボールトラックの平行直線は、若干短くすることができる。このように若干短い直線状のトラック部は、勾配がゼロの曲線変化点を形成する。

第２の可能性によれば、中心部に関して、ジョイント中心周りの外側円形アーチによって中心トラック部の外側接触線（Ｋ）が構成されるように、外側ボールトラックを設計するとともに、ジョイント中心周りの内側円形アーチによって中心トラック部の内側接触線（Ｋ’）が構成されるように、内側ボールトラックを設計することが提案される。取り付け側および開口側において中心部に隣接する部分は、たとえばジョイント中心または高次の曲線に対して軸方向および／または半径方向にオフセットした中心周りの円形アーチ等、ジョイント中心に対して同心円状に延びる円形アーチから外れた形状を有する。

外側ジョイント部の取り付け側で中心部に隣接するトラック部においては、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部（ＣＲ）の半径方向内側または半径方向外側に中心線（Ａ）が延びるように、外側ボールトラックを設計可能であり、基準半径（ＲＲ）は、中心線（Ａ）とジョイント中心面（ＥＭ）との間の中心面交点を通ってジョイント中心（Ｍ）周りに延伸している。

内側ジョイント部の開口側で中心部に隣接するトラック部は、取り付け側における外側ジョイント部のトラック部に従って設計する。つまり、角度二等分面を基準として、トラック部の関連するトラック中心線が、外側ジョイント部の取り付け側トラック部のトラック中心線に対してミラー対称となるように、内側ジョイント部の開口側トラック部を設計する。これは、各トラック対にも当てはまる。

より具体的には、外側ジョイント部の取り付け側トラック部における中心線（Ａ）が、
−ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部（１２）の長手軸（Ｌ１２）に対する外側ボールトラック側への半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、および
−外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）上に配置され、ジョイント中心面（ＥＭ）に対する取り付け端側への軸方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、
のうちの少なくとも一方の実施形態を含むように、外側ボールトラックを設計可能である。

外側ジョイント部の開口側で中心部に隣接するトラック部においては、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部の半径方向外側または半径方向内側に開口側トラック部の中心線（Ａ）が延びるように、外側ボールトラックを設計可能であり、基準半径（ＲＲ）は、中心線（Ａ）とジョイント中心面（ＥＭ）との間の中心面交点を通ってジョイント中心（Ｍ）周りに延伸している。

本実施形態においても同様に、内側ボールトラックは、外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）と内側ジョイント部の長手軸（Ｌ１３）との間の角度二等分面を基準として、外側ボールトラックに対してミラー対称に延伸している。

より具体的には、外側ジョイント部の開口側トラック部における中心線（Ａ）が、
−ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ボールトラックから遠ざかる方向の半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、および
−外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）上に配置され、ジョイント中心面（ＥＭ）に対する開口端側への軸方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、
のうちの少なくとも一方の実施形態を含むように、外側ボールトラックを設計することを提案可能である。

好適な一実施形態によれば、外側ジョイント部の取り付け側トラック部における中心線（Ａ）が、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部の半径方向内側に延びること、外側ジョイント部の開口側トラック部における中心線（Ａ）が、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部の半径方向外側に延びること、ボールケージの球状外面の中心が、ジョイント中心に対して、開口端側への軸方向オフセットを含むこと、およびボールケージの球状内面の中心が、ジョイント中心に対して、取り付け端側への軸方向オフセットを含むことが提案される。

上記実施形態は、小さな作動角における低摩擦損失の利点と、より大きな作動角における信頼性の高いケージ制御すなわちケージステアリング特性の利点とを組み合わせたものである。

トラック対およびトルク伝達ボールの数は、この等速ジョイントが満足すべき特定の要件を考慮することによって選択可能である。一般的に、自動車のドライブラインは、６つまたは８つのボールを有する等速ジョイントを備えているが、ボールの数は、奇数も含めて、その他任意の個数が考えられる。

この等速ジョイントは、外側ジョイント部の球状内面および内側ジョイント部の球状外面に対するボールケージの上記案内方法によって、固定式ジョイントの形態で提供されており、外側ジョイント部と内側ジョイント部との間の軸方向の遊びの限度内でのみ摺動可能である。ただし、外側ジョイント部の内面および内側ジョイント部の外面に対してケージを軸方向に自由とすれば、当該ジョイントは、摺動式ジョイントの形態で提供される。

以下、図面を参照して、好適な実施形態を説明する。

本発明の第１の実施形態に係る、等速ジョイントの長手方向断面図である。 ジョイント中心面におけるボールトラックの接線を伴う図１ａのジョイントを示した図である。 作動角２０°だけ作動させた状態の図１ａのジョイントを示した図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図１ａのジョイントを示した図である。 図１ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図１ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図１ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。 図１ａのジョイントの外側ジョイント部の詳細を示した長手方向拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る、直線状態の等速ジョイントの長手方向断面図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図２ａのジョイントを示した図である。 図２ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図２ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図２ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る、直線状態の等速ジョイントの長手方向断面図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図３ａのジョイントを示した図である。 図３ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図３ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図３ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る、直線状態の等速ジョイントの長手方向断面図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図４ａのジョイントを示した図である。 図４ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図４ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図４ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る、直線状態の等速ジョイントの長手方向断面図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図５ａのジョイントを示した図である。 図５ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図５ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図５ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る、直線状態の等速ジョイントの長手方向断面図である。 作動角４０°だけ作動させた状態の図６ａのジョイントを示した図である。 図６ａのジョイントの外側ジョイント部の長手方向断面図である。 図６ａのジョイントの内側ジョイント部の長手方向断面図である。 図６ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。

以下、図１ａ〜図１ｈを併せて説明する。これらの図は、本発明の等速ジョイント１１を示している。等速ジョイント１１は、外側ジョイント部１２、内側ジョイント部１３、トルク伝達ボール１４、およびボールケージ１５を備える。ボールケージ１５は、外側ジョイント部１２において案内される球状外面１６と、内側ジョイント部１３上で案内される球状内面１７とを有する。ボール１４は、ジョイントが直線状態である場合、ジョイント中心面ＥＭにおけるボールケージ１５の周方向に分布したケージ窓部１８に保持される。図中、外側ジョイント部１２は長手軸Ｌ１２を備え、内側ジョイント部１３は長手軸Ｌ１３を備える。長手軸Ｌ１２、Ｌ１３およびジョイント中心面ＥＭの交点がジョイント中心Ｍを構成する。

ボールケージ１５の球状外面１６と外側ジョイント部１２の球状内面との間には、わずかな遊びが設けられている。ボールケージ１５の球状内面１７と内側ジョイント部１３の球状外面との間の対を成す面についても、同じことが当てはまる。外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３それぞれに対するボールケージ１５の対を成す面間の半径方向の遊びにより、内側ジョイント部１３は、外側ジョイント部１２に対して、限られた範囲内で軸方向に移動可能である。結果として得られる内側ジョイント部１３と外側ジョイント部１２との間の軸方向の遊びにより、ジョイントが動作状態にある場合の振動を遮断できて都合が良い。軸方向の遊びの範囲は、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであってもよい。

外側ジョイント部１２は、取り付けジャーナル２４が接続された基部１９と、内側ジョイント部１３を取り付け可能な開口２０とを備える。したがって、開口は、開口部としても説明可能である。内側ジョイント部１３は、ドライブシャフトのジャーナルを回転方向に固定した状態で挿入してトルクを伝達可能な開口２１を備える。基部１９の位置が「取り付け側への」軸方向を規定し、開口２０の位置が「開口側への」軸方向を規定する。これらの用語は、内側ジョイント部１３へのシャフトの実際の取り付けを考慮しない場合にも、内側ジョイント部１３を基準として使用する。当然のことながら、ディスクジョイントの場合等にも、外側ジョイント部が基部の代わりに取り付け側へと開くことができる。

外側ジョイント部１２は、等速ジョイントの外側ボールトラック２２を備え、内側ジョイント部は、内側ボールトラック２３を備える。いずれの場合も、外側ボールトラック２２および内側ボールトラック２３は、互いに向かい合って配置されるとともに、両者が一体となって、トルク伝達ボール１４を案内するトラック対を構成する。対向する外側および内側ボールトラック２２、２３は、長手軸Ｌ１２、Ｌ１３周りの半径方向の面内に配置可能である。半径方向の各面は、互いに同じ角距離で配置されている。ただし、周方向において互いに隣接する２つのトラック対が、互いに平行に延伸するとともに長手軸Ｌ１２、Ｌ１３と平行に配置された面内において延びることも考えられる。本実施形態は、「ツインボール」ジョイントとも称する。ジョイントが作動した場合すなわち外側ジョイント部１２に対する内側ジョイント部１３の角運動の場合、ボール１４は、ジョイント中心面ＥＭを外れて、少なくとも近似的に、外側ジョイント部１２の長手軸１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との間の角度二等分面へと案内される。「少なくとも近似的に」というのは、ボール１４の中心によって形成される平面が角度二等分面周りの±１０％の角度領域内に配置され、特に、角度二等分面に対応可能であることを意味する。

ボールトラック２２、２３の形状は、特に図１ｅおよび図１ｆにおいて確認できる。ボール１４は、外側ジョイント部１２の外側ボールトラック２２および内側ジョイント部１３の内側ボールトラック２３と接触している。断面視において、ボール１４は、外側ボールトラック２２との接触領域において外側接触線Ｋを形成するとともに、内側ボールトラック２３との接触領域において内側接触線Ｋ’を形成する。図中、ボール１４は、ボールトラック２２、２３のトラック基部と接触しているが、このトラック基部との接触は必ずしも生じていなくてもよい。したがって、外側および内側接触線Ｋ、Ｋ’は、図示のようにトラック基部内すなわち長手軸Ｌ１２、Ｌ１３を含む半径方向の面内に存在可能である。あるいは、長手軸と平行に延びる面内に存在可能である。ボール１４が外側および内側ボールトラック２２、２３に沿って移動すると、各ボール１４の中心が中心線Ａ、Ａ’をそれぞれ規定する。中心線Ａ、Ａ’は、各接触線Ｋ、Ｋ’と平行に延びる。ボールトラック２２、２３の説明には、ジョイントが角運動を行った際のボール中心全体で規定されるトラック基部の接触線Ｋ、Ｋ’または中心線Ａ、Ａ’を参照する。外側中心線Ａは、外側ジョイント部１２の外側ボールトラック２２に沿ったボール１４Ａの中心線を表し、線Ａ’は、内側ジョイント部１３の関連する内側ボールトラック２３の内側中心線を表す。

図１ａおよび図１ｂに示すようなジョイントの直線状態すなわち外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３が同軸に延びる（作動角β＝０°）場合、外側および内側ボールトラック２２、２３との接点におけるボール１４の接線Ｔ、Ｔ’は、各長手軸Ｌ１２、Ｌ１３と平行に延伸する。少なくともジョイント中心面ＥＭを含むジョイント中心領域において接線Ｔ、Ｔ’が互いに平行に延びていることから、開き角δはゼロとなる。これは、製造公差によって開き角が実質的にゼロとなることを含む。このように、等速ジョイント１１は、狭い作動角範囲すなわちボールトラックとそこに案内されるボールとの間で実質的に力が発生しない範囲において、軸方向に無負荷である。

以下、本発明の等速ジョイント、特にボールトラックの設計の独自の特徴について、より詳細に説明する。特に、本発明の等速ジョイントおよびボールトラックの設計に関連して、以下の規定が当てはまる。

接線角αは、任意のトラック点における外側ジョイント部１２または内側ジョイント部１３の中心線Ａ、Ａ’すなわち接触線Ｋ、Ｋ’の接線Ｔと外側ジョイント部１２または内側ジョイント部１３の各長手軸Ｌ１２、１３との間に囲まれた角度を規定する。

ジョイント作動角βは、外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との間に囲まれた角度を規定する。ジョイントが直線状態である場合、ジョイント作動角βはゼロとなる。

トラック角β／２は、ジョイント中心面ＥＭとボール中心に向かうジョイント中心Ｍ周りの半径との間に囲まれた角度を規定する。ジョイントのすべての角度位置において、トラック角β／２は常に、ジョイント作動角βの半分となる。

円形アーチ状トラック部のトラック部角γは、一定半径Ｒでその半径中心Ｍ周りを当該円形アーチ状トラック部が延びる角度を規定する。

開き角δは、外側ボールトラックの接線Ｔと各内側ボールトラックの接線Ｔ’との間に囲まれた角度を規定する。これらの接線Ｔ、Ｔ’はそれぞれ、ボールとの各接点を通って延伸する。

ジョイント中心面ＥＭは、ジョイントが直線状態である場合のトルク伝達ボール１４の中心によって規定される。

外側ジョイント部１２のボール中心線Ａすなわち内側ジョイント部のボール中心線Ａ’の基準半径ＲＲは、各中心線Ａ、Ａ’とジョイント中心面ＥＭとの間のジョイント中心Ｍから中心面交点ＰＥまでとして規定される。

中心線Ａ、Ａ’の基準半径ＲＲは、各基準円形アーチＣＲを規定する。

図１ａ〜図１ｈは、本発明の第１の実施形態に係る等速ジョイント１１を示している。図１ｅは、互いに平行に延びる中心線Ａおよび接触線Ｋとともに、外側ジョイント部１２を示している。開口端から取り付け端に向かう外側ジョイント部１２の中心線Ａは、この方向に、外側ジョイント部１２の開口側から中心面ＥＭに向かって延びる開口側部Ａｏと、開口側部Ａｏに連続して隣接する中心部Ａｚと、中心部Ａｚに連続して隣接する取り付け側部Ａａとを備える。

これに対応して、開口端から取り付け端に向かう内側ジョイント部１３の中心線Ａ’は、この方向に、開口側部Ａｏ’と、それに連続して隣接する中心部Ａｚ’と、それに連続して隣接する取り付け側部Ａａ’とを備える。

外側ボールトラック２２の中心トラック部２２ｚおよび内側ボールトラック２３の中心トラック部２３ｚは、ジョイント中心面ＥＭ周りの±２°のジョイント作動領域βｚの内側に配置されており、少なくともジョイント中心面ＥＭとの断面領域を含む。特に、図１ｂから、外側の中心トラック部内の外側接触線Ｋの外側中心接触線の接線Ｔが内側の中心トラック部内の内側接触線Ｋ’の内側中心接触線の接線Ｔ’と平行に延びていることは明らかである。本実施形態によれば、ボールトラック２２、２３からボール１４には如何なる軸方向力も作用しないため、ジョイントの摩擦低減効果がある。中心トラック部２２ｚ、２３ｚ内の少なくとも１つの点に関して、中心接触線の接線Ｔ、Ｔ’間に囲まれた開き角δは、ゼロ（δ＝０°）である。

さらに、作動角βがそれぞれ２０°および４０°である等速ジョイント１１を示した図１ｃおよび図１ｄにおいては特に、ジョイント作動面において、ジョイント中心面ＥＭから開口端（図の上半分）に向かって移動するボール１４ｏおよびジョイント中心面ＥＭから取り付け端（図の下半分）に向かって移動するボール１４ａで開き角δが生じ、この開き角δが非ゼロで同じ軸方向に開くように、外側および内側ボールトラック２２、２３が設計されていることが分かる。つまり、開き角δでボールトラック２２、２３からボール１４に作用する結果的な軸方向力は、同じ軸方向を向いている。

各開き角δは、外側接触線Ｋの外側接触線の接線Ｔおよび内側接触線Ｋ’の内側接触線の接線Ｔ’によって囲まれ、各外側および内側接線Ｔ、Ｔ’は、ボール１４の各接点ならびに外側および内側ボールトラック２２、２３をそれぞれ通って延伸している。作動角βが２０°の場合、ジョイント作動面において開口端に向かって移動するボール１４ｏでは、外側接線Ｔ２０ｏと内側接線Ｔ２０ｏ’との間に第１の開き角δ２０ｏが形成される一方、ジョイント作動面ＥＢにおいて取り付け端に向かって移動するボール１４ａでは、外側接線Ｔ２０ａと内側接線Ｔ２０ａ’との間に第２の開き角δ２０ｏが形成されていることが分かる。作動角βがさらに大きな４０°の場合、開口側ボールの開き角δ２０ｏおよび取り付け側ボールの開き角δ２０ａは、作動角が２０°の場合よりも大きい。これらの開き角δは、従来技術の固定式ジョイントと比較して小さいため、相対的に移動する構成要素間の摩擦損失が低減される。ボールトラックは、第１および第２の開き角が少なくとも近似的に同じ大きさとなるように設計するのが好ましい。ただし、たとえば最大±１０％の範囲内等、第１および第２の開き角の大きさがある程度ずれることは許容可能である。

理論上は、４０°より大きな作動角βにおいて、開口側ボールおよび取り付け側ボール１４の開き角δが反対の軸方向を向くことも考えられる。いずれの場合も、±２°の狭い作動角領域から少なくとも最大２０°、特に最大４０°の作動角βまでの角度でジョイントが作動する場合は、開口側ボールおよび取り付け側ボール１４の開き角δが同じ軸方向に開くように、ボールトラックを設計する。この手段により、特に大きなジョイント作動角βの場合に、良好なケージ制御状態が保証される。

図１ｈは、外側ジョイント部１２の外側ボールトラック２２のトラック形状をさらに詳しく示している。基準半径ＲＲは、ジョイント中心Ｍに配置された半径中心ＭＲと、中心線Ａとジョイント中心面ＥＭとの交点によって規定された端部（境界）とを有する。個々のトラック部２２ｏ、２２ｚ、２２ａおよび個々の中心線部分Ａｏ、Ａｚ、Ａａは、それぞれ異なる曲率および半径によって特徴付けられている。

開口側トラック部Ａｏにおける中心線Ａは、基準円形アーチＣＲの半径方向外側に配置されていることが分かる。これは、トラック中心の外側ボールトラック２２側への半径方向オフセットまたは楕円トラック形状によって実現可能である。本実施形態において、中心線Ａの開口側部Ａｏは、中心Ｍｏ（図１ｅに示す）がジョイント中心面ＥＭ内に配置されるとともに、長手軸Ｌ１２を基準として、外側ボールトラック２２からオフセットされた状態で、中心Ｍｏ周りの一様な半径Ｒｏを有する円形アーチによって構成されている。

中心トラック部Ａｚは、ジョイント中心面ＥＭ内に配置され、開口側トラック部Ａｏから取り付け側トラック部Ａａへの遷移を構成している。この中心トラック部Ａｚにおいて、中心線Ａは、基準円形アーチＣＲと交差している。ここで、中心線Ａは、中心トラック部Ａｚの内側に曲率変化点を有する。この点は、中心線Ａとジョイント中心面ＥＭとの交点に配置されている。曲率変化点では、開口側円形アーチＡｏの大きな半径Ｒｏから取り付け側トラック部Ａａの小さな半径Ｒａへと中心線Ａの曲率が変化している。

取り付け側トラック部Ａａは、基準半径ＲＲによって規定された基準円形アーチＣＲの半径方向内側に配置されている。このため、後側トラック部２２ａにおいて、外側ボールトラック２２のトラック基部すなわち接触線Ｋは、中心線Ａの基準円形アーチＣＲと平行に延びる各基準円形アーチから半径方向内側に離れている。具体的には、中心Ｍａ周りの一様な半径Ｒａを有する円形アーチによって取り付け側部Ａａを構成することが提案される。半径Ｒａが半径Ｒｏより明らかに小さく、ジョイント中心面ＥＭにおいて中心Ｍａがボールトラック２２側にオフセットしていることが分かる。取り付け側トラック部Ａａは、その基部対向端部において、直線部分を備える。取り付け側トラック部Ａａが基準円形アーチＣＲの内側に延びているため、中心線Ａおよび接触線Ｋの接線はそれぞれ、この後側トラック部Ａａにおいて、比較的大きな接線角αを形成する。接線角αが大きくなると、ボール１４からボールケージ１５への力の導入が改善され、その結果、ボールケージ１５が角度二等分面上により簡単に制御可能となって、望ましくないノイズの発生が少なくなる。

当然のことながら、外側ボールトラック２２のトラック形状ひいては内側ボールトラック２３のトラック形状は、図示のような円形アーチ状部分と異なる態様でも実現可能である。したがって、トラック部Ａｏ、Ａｚ、Ａａはそれぞれ、楕円状、螺旋状、および／または双曲線状、あるいはより高次の数学関数等、円形アーチから外れた形状を有することができる。

図１ｆは、本発明の等速ジョイント１１の内側ジョイント部１３を詳細に示した、対向する２つのボールトラック２３を通る長手方向断面図である。内側ジョイント部１３のボール中心線Ａ’は、外側ジョイント部１２のボール中心線Ａと相補的に設計されている。これは、ジョイント中心面ＥＭすなわち外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との間の角度二等分面を基準として、内側ジョイント部１３のボール中心線Ａ’が外側ジョイント部１２のボール中心線Ａとミラー対称であることを意味する。

ここで、如何なる繰り返しも避けるため、内側ジョイント部１３のボール中心線Ａ’が辿る経路に関しては、外側ジョイント部１２のボールトラック２２の記述を参照する。

図１ｇは、ボールケージの詳細を示している。球状面１６の第１の面中心Ｍ１６および球状面１７の第２の面中心Ｍ１７はそれぞれ、ジョイント中心面ＥＭから遠ざかる反対方向において、ジョイント中心面ＥＭを基準とした軸方向距離（オフセット）を特徴としていることが分かる。ケージのオフセットの結果として、内側および外側ボールトラック２２、２３の取り付け側トラック部におけるボールの包み込み具合は高くなる。

以下、図２ａ〜図２ｅを併せて説明するが、これらは、本発明の別の実施形態に係る、大部分が図１の等速ジョイントに対応した等速ジョイントを示している。このため、共通の特徴に関しては、上記説明を参照して、同一の構成要素および互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。

相違は、外側ジョイント部の球状内面およびボールケージ１５の球状外面がジョイント中心Ｍに対して同心円状に設計されている点のみである。これにより、ボールケージ１５と外側ジョイント部１２との間すなわちボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の球状面対は、ジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸する。つまり、本実施形態に係る等速ジョイントは、いわゆるケージオフセットを有していない。このため、外側および内側ボールトラックの取り付け側トラック部におけるトラック深さが浅くなり、断面視では、トラックで受けるボール周りの包み込み角度が小さくなる。さらに、ボールトラックの接触線すなわち中心線の接線の角度がわずかに小さくなる。これ以外については、図２ａ〜図２ｅのジョイントは図１の実施形態に対応するため、その点において上記説明を参照する。

以下、図３ａ〜図３ｅを併せて説明するが、これらは、本発明の第３実施形態に係る、大部分が図１の等速ジョイントに対応した等速ジョイントを示している。このため、共通の特徴に関しては、上記説明を参照して、同一の構成要素および互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。

上記実施形態とは対照的に、図３ａ〜図３ｅに示す等速ジョイントの外側および内側ボールトラックは、アンダーカットがない。アンダーカットがないトラックを有するジョイントは、ＵＦ（Ｕｎｄｅｒｃｕｔ−Ｆｒｅｅ）ジョイントとも称する。その独自の特徴は、外側および内側ボールトラックの具体的な実施形態を基準とする。外側ボールトラックの中心線Ａは、開口側トラック部Ａｏ、隣接する中心トラック部Ａｚ、および中心トラック部Ａｚに隣接する取り付け側トラック部Ａａを備える。開口側トラック部Ａｏは、直線状すなわち外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と平行に延びていることが分かる。これは、ジョイント中心面ＥＭ内に配置されるか、あるいは当該面を含む中心トラック部Ａｚにも当てはまる。ジョイント中心面ＥＭを超えて中心トラック部Ａｚに隣接する後側トラック部Ａａは湾曲しており、その後側トラック部Ａｚのトラック形状は図１の等速ジョイントに対応している。

このように、アンダーカットがないボールトラックを有するこの等速ジョイントにおいても、開口側トラック部Ａｏは基準半径ＲＲの半径方向外側に延伸する一方、後側トラック部Ａａは基準半径ＲＲの半径方向内側に延伸している。このため、特に作動角βが４０°の等速ジョイントを示した図３ｂから分かるように、ジョイント作動面ＥＢにおいて、ジョイント中心面ＥＭから開口端（図の上半分）に向かって移動するボール１４ｏおよびジョイント中心面ＥＭから取り付け端（図の下半分）に向かって移動するボール１４ａで開き角δが形成され、この開き角δが非ゼロで同じ軸方向に開くように、外側および内側ボールトラック２２、２３が設計されている。この設計により、良好なケージ制御状態が保証される。

さらに、直線状態のジョイントを示した図３ａにおいては、外側ボールトラック２２の中心トラック部Ａｚおよび内側ボールトラック２３の中心トラック部Ａｚ’が、ジョイント中心面ＥＭ周りの±２°のジョイント作動角範囲βｚの内側に配置され、ジョイント中心面ＥＭとの交差領域を含むことが分かる。外側の中心トラック部Ａｚ内の外側接触線Ｋの外側接触線の接線Ｔは、内側の中心トラック部Ａｚ’内の内側接触線Ｋ’の接触線の接線Ｔ’と平行に延びている。このように、ボールトラック２２、２３からボール１４には如何なる軸方向力も作用しないため、ジョイントの摩擦低減効果がある。中心トラック部Ａｚ、Ａｚ’内の少なくとも１つのボール位置において、開き角δはゼロである。また、共通の特徴に関しては、図１の実施形態を参照する。

以下、図４ａ〜図４ｅを併せて説明するが、これらは、本発明の別の実施形態に係る、大部分が図３の等速ジョイントに対応した等速ジョイントを示している。このため、共通の特徴に関しては、上記説明を参照して、同一の構成要素および互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。

相違は、外側ジョイント部の球状内面およびボールケージの球状外面がジョイント中心Ｍに対して同心円状である点のみである。これにより、ボールケージ１５と外側ジョイント部１２との間すなわちボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の球状面対は、ジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸する。つまり、図４ａ〜図４ｅの等速ジョイントは、いわゆるケージオフセットを有していない。このため、外側および内側ボールトラックの取り付け側トラック部におけるトラック深さが浅くなり、断面視では、トラックで受けるボール周りの包み込み角度が小さくなる。さらに、ボールトラックの接触線すなわち中心線の接線の角度がわずかに小さくなる。これ以外については、このジョイントは図３の実施形態に対応するため、その点において上記説明を参照する。

以下、図５ａ〜図５ｅを併せて説明するが、これらは、本発明の第５の実施形態に係る、大部分が図１の等速ジョイントに対応した等速ジョイントを示している。このため、共通の特徴に関しては、上記説明を参照して、同一の構成要素および互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。

本実施形態の独自の特徴は、中心トラック部Ａｚ内の外側接触線Ｋの接触線の接線Ｔが内側の中心トラック部Ａｚ’内の内側接触線Ｋ’の内側接触線の接線Ｔ’と平行すなわち長手軸Ｌ１２と平行に延びるように、中心部Ａｚがその全長に沿って設計されている点である。つまり、中心トラック部Ａｚ、Ａｚ’は、直線状すなわち関連するジョイント部１２、１３の各長手軸Ｌ１２、Ｌ１３と平行に延伸している。ジョイント１１が直線状態である場合、ボールトラック２２、２３からボール１４には如何なる軸方向力も作用しないため、ジョイントの摩擦低減効果がある。中心トラック部Ａｚ、Ａｚ’の全長に沿って、開き角δはゼロとなる。

これ以外については、この等速ジョイントは図１の等速ジョイントに対応するため、ここではその説明を参照する。特に、各中心トラック部Ａｚ、Ａｚ’に隣接する開口側および取り付け側トラック部Ａｏ、Ａａは、図１の実施形態と同様に設計されている。このため、より長い軸平行な中心トラック部Ａｚ、Ａｚ’を有する本実施形態においても、外側ジョイント部１２に関して、開口側トラック部Ａｏは基準半径ＲＲの半径方向外側に延伸する一方、取り付け側トラック部Ａａは基準半径ＲＲの半径方向内側に延伸している。このため、作動角βが４０°の等速ジョイントを示した図５ｂから分かるように、ジョイント作動面ＥＢにおいて、ジョイント中心面ＥＭから開口端（図の上半分）に向かって移動するボール１４ｏおよびジョイント中心面ＥＭから取り付け端（図の下半分）に向かって移動するボール１４ａで開き角δが形成され、この開き角δが非ゼロで同じ軸方向に開くように、外側および内側ボールトラック２２、２３が設計されている。これにより、良好なケージ制御状態が保証される。

以下、図６ａ〜図６ｅを併せて説明するが、これらは、本発明の別の実施形態に係る、大部分が図５の等速ジョイントに対応した等速ジョイントを示している。このため、共通の特徴に関しては、上記説明を参照して、同一の構成要素および互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。

相違は、外側ジョイント部の球状内面およびボールケージ１５の球状外面がジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸している点のみである。これにより、ボールケージ１５と外側ジョイント部１２との間すなわちボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の球状面対も、ジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸することが提案される。つまり、図６ａ〜図６ｅの等速ジョイントは、いわゆるケージオフセットを有していない。このため、外側および内側ボールトラックの取り付け側トラック部におけるトラック深さが浅くなり、断面視では、トラックで受けるボール周りの包み込み角度が小さくなる。さらに、ボールトラックの接触線および中心線の接線の角度がいくぶん小さくなる。これ以外については、このジョイントは図５の実施形態に対応するため、その点において上記説明を参照する。

上記本発明に係るすべての等速ジョイント１１は、ジョイント中心面ＥＭ周りの狭い作動角範囲内のいずれの場合も、少なくとも１つの断面において、ボールトラック２２、２３とこれに沿うボール１４との間に軸方向力が結果的に存在しなくなるトラック形状を有していて都合が良い。これは、少なくともこの領域において、外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３それぞれに対して接触面を基準とした軸方向力がボールケージ１５に生じないことを意味する。全体として、ジョイントの動作時には、この中心部における摩擦力ひいては摩擦損失が抑えられる。作動角が大きい場合すなわち等速ジョイントが狭い作動角範囲の外側で動作する場合、ボールトラック１２、１３は、ジョイント作動面ＥＢ内を開口側トラック部Ａｏへと移動するボール１４ｏおよび取り付け側トラック部Ａａへと移動するボール１４ａの両者において、対応する軸方向に延びる開き角δを生じる形状を有する。この手段によって、より大きな作動角においては良好なケージ制御状態が保証される。

１１ 等速ジョイント
１２ 外側ジョイント部
１３ 内側ジョイント部
１４ ボール
１５ ボールケージ
１６ ケージ外面
１７ ケージ内面
１８ 窓部
１９ 取り付け側
２０ 開口側
２１ 開口
２２ 外側ボールトラック
２３ 内側ボールトラック
２４ ジャーナル
Ａ、Ａ’ 中心線
Ａａ、Ａｚ、Ａｏ トラック部
ＣＲ 円形アーチ
Ｒ 半径
ＲＲ 基準半径
Ｍ ジョイント中心
ＥＭ ジョイント中心面
ＰＥ 交点
Ｔ、Ｔ’ 接線
α 接線角
β ジョイント作動角
γ トラック部角
δ 開き角

Claims (20)

1. 長手軸（Ｌ１２）および外側ボールトラック（２２）を有し、取り付け側および開口側を備えた外側ジョイント部（１２）と、
   長手軸（Ｌ１３）および内側ボールトラック（２３）を有する内側ジョイント部（１３）であって、前記外側ボールトラック（２２）および前記内側ボールトラック（２３）がトラック対（２２、２３）を構成した、内側ジョイント部（１３）と、
   各トラック対（２２、２３）におけるトルク伝達ボール（１４）と、
   前記外側ジョイント部（１２）と前記内側ジョイント部（１３）との間に配置され、それぞれが少なくとも１つの前記トルク伝達ボール（１４）を受ける円周方向に分布したケージ窓部（１８）を備えたボールケージ（１５）と、を備えた等速ジョイントであって、
   前記内側ジョイント部（１３）が前記外側ジョイント部（１２）に対して同軸に配置された場合に、前記ボールケージ（１５）が前記ボール（１４）をジョイント中心面（ＥＭ）に保持し、０°から外れた作動角（β）だけ前記内側ジョイント部（１３）が前記外側ジョイント部（１３）に対して作動した場合に、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）および前記内側ジョイント部（１３）の前記長手軸（Ｌ１３）がジョイント作動面（ＥＢ）を構成し、
   当該等速ジョイント（１１）の各角度位置において、前記ジョイント作動面で見た場合に、前記外側ボールトラック（２２）の外側接線（Ｔ）と前記内側ボールトラック（２３）の内側接線（Ｔ’）との間に開き角（δ）が形成され、前記ボール（１４）と前記外側ボールトラック（２２）との間の外側接点を通って前記外側接線（Ｔ）が延び、前記ボール（１４）と前記内側ボールトラック（２３）との間の内側接点を通って前記内側接線（Ｔ’）が延び、
   少なくとも１つの前記トラック対が、
   −前記ジョイント中心面（ＥＭ）を含む狭い作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角（β）に対して、前記開き角（δ）がゼロ（δ＝０°）となり、
   −前記狭い作動角範囲の最大ジョイント作動角（β）よりも大きなジョイント作動角（β）を含む広い作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角（β）に対して、前記ジョイント作動面（ＥＢ）内を前記外側ジョイント部（１２）の開口側に向かって移動するボール（１４）の開口側開き角（δ）および前記ジョイント作動面（ＥＢ）内を前記外側ジョイント部（１２）の取り付け側に向かって移動するボール（１４）の取り付け側開き角（δ）が非ゼロで同じ軸方向に開く、
   ように設計された、等速ジョイント。
2. 前記狭いジョイント作動角範囲が、最大２°（β＝±２°）、特に最大１°（β＝±１°）となるジョイント作動角（β）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の等速ジョイント。
3. 開き角（δ）が非ゼロである前記狭い作動角範囲内の各ジョイント作動角（β）において、前記ジョイント作動面（ＥＢ）内を前記外側ジョイント部（１２）の開口側に向かって移動するボール（１４）の開口側開き角（δｏ）および前記ジョイント作動面（ＥＢ）内を前記外側ジョイント部（１２）の取り付け側に向かって同じジョイント作動角（β）で移動するボール（１４）の取り付け側開き角（δａ）が同じ軸方向に開くように、前記少なくとも１つのトラック対（２２、２３）が設計されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の等速ジョイント。
4. 前記広いジョイント作動角範囲内の最大８°（β＝±８°）の作動角（β）に対して、前記開口側および取り付け側開き角（δｏ、δａ）のうちの少なくとも一方が、ゼロより大きく８°、特に６°より小さな値となることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
5. 前記広い作動角範囲が、前記狭い作動角範囲と直に隣接していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
6. 前記広いジョイント作動角範囲が、少なくとも最大２０°、特に少なくとも最大３０°、好ましくは少なくとも最大４０°となるジョイント作動角（β）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
7. 前記ボールケージ（１５）が、前記外側ジョイント部（１２）の内面に対して当該ボールケージ（１５）を案内する球状外面（１６）と、前記内側ジョイント部（１３）の外面に対して当該ボールケージ（１５）を案内する球状内面（１７）とを備え、
   前記球状外面（１６）の中心（Ｍ１６）と前記球状内面（１７）の中心（Ｍ１７）の間には、軸方向のオフセットがあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
8. 前記ボール（１４）の中心が、前記外側および内側ボールトラック（２２、２３）に沿って移動する際に、前記外側ジョイント部（１２）に関する外側中心線（Ａ）および前記内側ジョイント部（１３）に関する内側中心線（Ａ’）を規定し、
   前記外側および内側中心線（Ａ、Ａ’）が、それぞれの長さ方向に沿って、曲率が異なる少なくとも２つのトラック部（２２ａ、２２ｏ）を備えたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
9. 前記外側および内側中心線（Ａ、Ａ’）がそれぞれ、前記狭い作動角範囲内、特に前記ジョイント中心面（ＥＭ）との交点において、中心トラック部（Ａｚ、Ａｚ’）の曲率変化を含むことを特徴とする、請求項８に記載の等速ジョイント。
10. 前記中心線（Ａ、Ａ’）がそれぞれ、前記中心トラック部（Ａｚ、Ａｚ’）、特に前記ジョイント中心面（ＥＭ）との交点において、転換点を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の等速ジョイント。
11. 前記広い作動角範囲において、すべてのボール（１４）の前記開き角（δｏ、δａ）が、いずれの場合も前記ジョイント作動面（ＥＢ）で見た場合に、同じ軸方向に開くように、前記ボールトラック（２２、２３）が設計されたことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
12. 前記狭いジョイント作動角範囲内の少なくとも１つのジョイント作動角（β）に対して、前記すべてのボール（１４）の前記開き角（δ）がゼロ（δ＝０°）となるように、すべてのボールトラック（２２、２３）が設計されたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
13. 前記狭い作動角範囲における前記外側中心線（Ａ）が前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）と平行に延びるように、前記外側ボールトラック（２２）が設計され、前記狭い作動角範囲における前記内側中心線（Ａ’）が前記内側ジョイント部（１３）の前記長手軸（Ｌ１３）と平行に延びるように、前記内側ボールトラック（２３）が設計されたことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
14. 前記狭い作動角範囲における前記外側中心線（Ａ）が前記ジョイント中心（Ｍ）周りの外側円形アーチで構成されるように、前記外側ボールトラック（２２）が設計され、
    前記狭い作動角範囲における前記内側中心線（Ａ’）が前記ジョイント中心（Ｍ）周りの内側円形アーチで構成されるように、前記内側ボールトラック（２３）が設計されたことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
15. 前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け側トラック部（２２ａ）における前記外側中心線（Ａ）が、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部（ＣＲ）の半径方向内側または半径方向外側に延びるように、前記外側ボールトラック（２２）が設計され、前記基準半径（ＲＲ）が、前記中心線（Ａ）および前記ジョイント中心面（ＥＭ）の中心面交点を通って前記ジョイント中心（Ｍ）周りに延びたことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
16. 前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け側トラック部（２２ａ）における前記外側中心線（Ａ）が、
    −前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対する前記外側ボールトラック（２２）側への半径方向オフセットを含む円形アーチ中心（Ｍａ）周りの半径（Ｒａ）を有する円形アーチ部、および
    −前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）上に配置され、前記ジョイント中心面（ＥＭ）に対する前記取り付け側への軸方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、
    のうちの少なくとも一方の形状を含むように、前記外側ボールトラック（２２）が設計されたことを特徴とする、請求項１５に記載の等速ジョイント。
17. 前記外側ジョイント部（１２）の前記開口側トラック部（２２ｏ）における前記外側中心線（Ａ）が、基準半径（ＲＲ）によって規定された円形アーチ部（ＣＲ）の半径方向外側または半径方向内側に延びるように、前記外側ボールトラック（２２）が設計され、前記基準半径（ＲＲ）が、前記中心線（Ａ）および前記ジョイント中心面（ＥＭ）の中心面交点を通って前記ジョイント中心（Ｍ）周りに延びたことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
18. 前記外側ジョイント部（１２）の前記開口側トラック部（２２ｏ）における前記外側中心線（Ａ）が、
    −前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対する前記外側ボールトラック（２２）からの半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒｏ）を有する円形アーチ部、および
    −前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）上に配置され、前記ジョイント中心面（ＥＭ）に対する前記開口側への軸方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部、
    のうちの一方の形状を含むように、前記外側ボールトラック（２２）が設計されたことを特徴とする、請求項１７に記載の等速ジョイント。
19. 前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）と前記内側ジョイント部（１３）の前記長手軸（１３）との間の角度二等分面を基準として、前記内側ボールトラック（２３）が前記外側ボールトラック（２２）に対してミラー対称となるように設計されたことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
20. −前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け側トラック部（２２ａ）における前記中心線（Ａ）が、前記基準半径（ＲＲ）によって規定された前記円形アーチ部（ＣＲ）の半径方向内側に延びるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記開口側トラック部（２２ｏ）における前記中心線（Ａ）が、前記基準半径（ＲＲ）によって規定された前記円形アーチ部（ＣＲ）の半径方向外側に延び、
    −前記ボールケージ（１５）の前記球状外面（１６）の前記中心（Ｍ１６）が、前記ジョイント中心（Ｍ）に対する前記開口側への軸方向オフセットを含み、
    −前記ボールケージ（１５）の前記球状内面（１７）の前記中心（Ｍ１７）が、前記ジョイント中心（Ｍ）に対する前記取り付け側への軸方向オフセットを含む、
    ことを特徴とする、請求項７、１５、および１７に記載の等速ジョイント。

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